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电源可靠性分析 电源的寿命

时间:2022-05-03 15:43:25 来源:网编 浏览:797

【摘要】电源可靠性分析 电源的寿命交换式电源供应器根据设计的电力和架构而不同,可以由数十个部件、甚至数百个部件构成。由于各部件在设计上是必要的,所以如何确认实际的寿命和可靠性是各厂家的诀窍,一般的电源寿命评价主要由风扇、铝质电解容量等一部分重要的零组件的使用寿命决定。明纬设计的产品寿命评价为了确保产品寿命和品质必须通过ORT/DMTBF/冷热冲击/Life time验证。本文主要讨论了电解容量life time的验证和寿命评估。铝......

电源可靠性分析 电源的寿命

交换式电源供应器根据设计的电力和架构而不同,可以由数十个部件、甚至数百个部件构成。由于各部件在设计上是必要的,所以如何确认实际的寿命和可靠性是各厂家的诀窍,一般的电源寿命评价主要由风扇、铝质电解容量等一部分重要的零组件的使用寿命决定。明纬设计的产品寿命评价为了确保产品寿命和品质必须通过ORT/DMTBF/冷热冲击/Life time验证。

本文主要讨论了电解容量life time的验证和寿命评估。

铝电解容量(aluminumelectrolytic capacitor)对使用条件(温度、负荷等)的影响大,在长时间的动作下电容值减少,损失角(tandelta;)增加,影响寿命。这种现象主要是由于容量中电解质的扩散效应(diffusion effect),即电解质扩散到密封材料,并扩散到外部。一般来说,铝电解容量寿命可以根据Arrhenius定律(化学扩散反应速度)来估计,在一定时间后逐渐枯竭,容量值的降低/内部电阻ESR)上升,容量就会损坏。环境温度上升10°C,寿命减少一半,相反温度降低10°C,寿命增加2倍。

另外,下图表示典型的产品寿命期间的故障率曲线图(浴缸曲线)。

浴缸曲线

(1)初始故障期间

为了防止初期故障,在完成品出货前曾对不良部件进行过筛选,进行过老化测试,因此S.p.S.在交付给客户时往往会进入偶然的故障期间。

(2)或有故障期间

产品的稳定性与可靠性(MTBF)有关,基本上故障率较低,但偶尔发生期间的故障率与使用者的安装及工作条件(环境温度、减值、通风、振动)有关。

(3)消耗故障期间

在偶然的故障期间后,产品进入了消耗故障期间,这种情况下,大多属于部件的老化(例如风扇、电解电容器)。

使用寿命(life time)与负载(load)及温度的关系

根据上述总线标签曲线进行研究,对偶发故障期间的可靠性与使用者的安装或应用条件(环境温度、减值、通风、振动)有关。环境温度(Tamb.)中除去其他外部影响条件,或对产品外壳温度(Tcase)和负荷条件进行产品寿命分析探讨。

明纬产品寿命验证基于国际知名电解容量厂商提供的计算方式,以CLG-150机型为例,采用全填充橡胶机型,其设计输出容量为10000小时@105°C的日系品牌铝质电解容量,其容量寿命V.S负荷V.S温度的关系如下说明。

A.使用寿命与负荷及环境温度的关系图(一)

使用寿命与负载的关系是,当环温度为55°C时,负荷动作为100%,其寿命约为35Khrs。当负荷减值被使用到75%时,其寿命约为57Khrs,即,当负荷减值被使用到75%时,寿命将提高1.6倍。

使用寿命与环温度的关系是,当负载以75%LOAD操作时,环境温度以55°C操作,其寿命约为57Khrs。当环境温度降低到45℃时,其寿命增加了约1倍114Khrs。

B.使用寿命与机壳温度的关系:图(二)

在填充机型中,由于使用者不测量易量内部容量温度,所以能够测量Tcase的温度进行评价。假定Tcase小于55℃,其寿命约为100Khrs。Tcase为70℃时,其寿命约为35Khrs。

图(一)寿命V.S负荷V.S环境温度图(二)寿命V.S外壳温度

电气性能和可靠性分析

从市场实际使用了10年CLG-150产品(2008/12产品-街灯的应用),分析产品的电气性能和可靠性,摘要重点如下。

bull; 电气特性-重要电气规格分析

bull; 可靠性特性?电解电容值分析

总结:

明纬设计及零件的选择基于长期的信赖。佐当前相关实施的可靠性测试(环温度上升限制/ORT长时间寿命燃烧器验证/冷热冲击/振动/防水/盐雾hellip;)实际使用市场10年的产品,确认相关参数(电气/绝缘/零件寿命)。均正常,证明10年前台湾地区首个街灯产品质量良好,使用10年估计没问题,佐证明相关可靠性评价,长期使用可靠性良好。

另外,LED驱动电源选择高效率的电路设计产品,在部件设计中使用高品质的电解容量LED驱动电源也是提高照明器具寿命的参考方向。

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